颗粒阻尼器对悬臂梁自由振动的被动减振作用.docVIP

 颗粒阻尼器对悬臂梁自由振动的被动减振 作用# 马崇武1，慕青松2* 5 10 （1. 东莞理工学院建筑工程系，广东 东莞 523808； 2. 兰州大学土木工程与力学学院，兰州 730000） 摘要：用“弹簧—质量块”系统模拟“悬臂梁—颗粒阻尼器”结构的一阶振动模态，建立了相应 的理论模型。在模型中，将悬臂梁的固有阻尼和颗粒阻尼器产生的阻尼都考虑成振动速度的 线性齐次函数。结合实验数据，应用理论模型分析了颗粒阻尼器产生的“阻尼比”随颗粒阻尼 器填充率的变化规律，发现“阻尼比”随填充率增大先增大后减小，存在一个“阻尼比”的最大 值，其对应的填充率即为最优填充率。最优填充率的存在，为颗粒阻尼器的工业生产提供了 关键性设计参数。 关键词：颗粒阻尼器；悬臂梁；减振作用；阻尼比；填充率 中图分类号：O328；TB53 15 Damping Effect of Particle Damper in the Free Vibration of a Cantilever Beam MA Chongwu1, MU Qingsong2 (1. Department of Civil Engineering, Dongguan University of Technology, 20 25 30 35 40 GuangDong DongGuan 523808; 2. Department of Mechanics, School of Civil Engineering and Mechanics, Lanzhou University, LanZhou 730000) Abstract: The first vibration mode of the structure composed of cantilever beam and particle damper is simulated by the system of spring and mass. In simulation, both the inherent damp of cantilever beam and the damp generated by particle damper are considered as the linear homogeneous functions of vibration velocity. Based on a set of test data, we use the proposed simulation to study the dependence of the damping ratio adapted from particle damper on the filling ratio of particle damper, and find that the damping ratio increases at first then decreases in the growth process of the filling ratio. So we define the optimal filling ratio corresponding to the maximum value of the damping ratio, which can provide the key designing parameter for the commercial production of particle dampers. Keywords: particle damper; cantilever beam; damping effect; damping ratio; filling ratio 0 引言 在外动力激励下，颗粒物质内部的相互摩擦、非弹性碰撞、振动发声等作用能够消耗大 量机械能。利用颗粒材料的这一典型阻尼性质，可对结构进行被动减振。Panossian[1]最早提 出颗粒阻尼概念，进行了关于铝梁的非阻塞性微颗粒阻尼实验，并将其应用于对汽轮叶片的 减振。颗粒阻尼器具有减振频带宽、冲击力弱、噪声小等优点，且结构简单，耐高温，抗老 化，适合恶劣工作环境。因此许多学者[2-6]对颗粒阻尼器应用于航空发动机叶片做了大量实 验研究，发现了颗粒阻尼器在叶片高频振动中的优良减振效果。 在国内，王青梅和陈前[7]研究了颗粒阻尼器对悬臂梁结构的动态减振特性。周宏伟[8-10] 对直流电磁场作用下电磁颗粒阻尼器的减振效果进行了理论分析和实验研究。夏兆旺等[11, 12] 基金项目：国家自然科学基金；广东省科技计划（2011B061300023）；东莞市高等院校科研 机构科技计划(200910814044)